Direct analysis of ribosome targeting illuminates thousand-fold regulation of translation initiation.
Direct analysis of ribosome targeting illuminates thousand-fold regulation of translation initiation.
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DOI：
10.1016/j.cels.2021.12.002
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发表时间：
2022-03-16
期刊：
影响因子：
9.3
通讯作者：
Gilbert WV
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Niederer RO;Rojas-Duran MF;Zinshteyn B;Gilbert WV
翻译控制在正常和病理生理条件下形成蛋白质组。目前的高通量方法揭示了mRNA特异性翻译活性的巨大差异，但无法识别致病的mRNA特征。我们开发了核糖体靶向（DART）的直接分析，并使用它来剖析5′非翻译区内的调控元件，这些元件在生化可及的细胞裂解物中赋予核糖体募集千倍的差异。使用DART，我们确定了在酵母中表达的大多数替代5′ UTR同种型的功能作用，揭示了通过直接结合核心翻译因子来增加翻译的一般模式，并鉴定了许多翻译控制元件，包括足以在体外和体内抑制翻译的富含C的沉默子。DART能够系统地评估5′ UTR变体的翻译调控潜力，无论是天然的还是疾病相关的，并将促进mRNA的工程化，以优化各种系统中的蛋白质生产。Niederer等人开发了一种方法来量化平行的数千个5′ UTR上的翻译起始。他们发现了通过不同机制控制翻译的序列特异性基序，并建立了一个系统询问5′ UTR变体的平台，这些变体可用于设计mRNA以优化蛋白质输出。
Translational control shapes the proteome in normal and pathophysiological conditions. Current high-throughput approaches reveal large differences in mRNA-specific translation activity but cannot identify the causative mRNA features. We developed direct analysis of ribosome targeting (DART) and used it to dissect regulatory elements within 5′ untranslated regions that confer thousand-fold differences in ribosome recruitment in biochemically accessible cell lysates. Using DART, we determined a functional role for most alternative 5′ UTR isoforms expressed in yeast, revealed a general mode of increased translation via direct binding to a core translation factor, and identified numerous translational control elements including C-rich silencers that are sufficient to repress translation both in vitro and in vivo. DART enables systematic assessment of the translational regulatory potential of 5′ UTR variants, whether native or disease-associated, and will facilitate engineering of mRNAs for optimized protein production in various systems. Niederer et al. develop a method to quantify translation initiation on thousands of 5′ UTRs in parallel. They uncover sequence-specific motifs that control translation by varied mechanisms and establish a platform for systematic interrogation of 5′ UTR variants that can be used to engineer mRNAs for optimized protein output.
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